DE112018000276B4 - Gas heat pump and control method therefor - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Steuern einer Gaswärmepumpe mit einem Kompressor zum Komprimieren von Kältemittel und einem Gasmotor zum Antreiben des Kompressors, wobei der Gasmotor umfasst: eine Motorverbrennungseinheit mit einer Mehrzahl von Brennkammern und einer Zündkerze, die an jeder der Motorbrennkammern angeordnet ist, zum Verbrennen eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff, wobei das Verfahren umfasst:Bestimmen einer Kältemittelladung basierend auf einem Kühl- oder Heizmodus oder einer Temperatureinstellung (S412);Bestimmen einer Ausgangsmenge des Gasmotors basierend auf der bestimmten Kältemittelbeladung (S412);Festlegen einer Soll-Zündenergiemenge (S413), die von der Zündkerze benötigt wird, basierend auf der Ausgangsmenge;Zünden der Zündkerze in jeder Brennkammer (S420);Messen einer Größe eines Stroms, der sich basierend auf einer an die Zündkerze angelegten Spannung und basierend auf einer Verweilzeit der Zündkerze ändert, in Echtzeit für jede Zündzeit;Vergleichen einer von der Zündung erzeugten Ist-Ausgangsenergiemenge mit der festgelegten Soll-Zündenergiemenge (S431); undÄndern einer Energiemenge, die zum Zünden des Kraftstoffs erforderlich ist, wenn die Ausgangsenergiemenge und die Soll-Zündenergiemenge nicht gleich sind (S432); undBestimmen, ob sich der Betriebszustand geändert hat, wenn die Ausgangsenergiemenge gleich der Soll-Zündenergiemenge ist (S440),wobei, wenn der Betriebszustand sich geändert hat, das Festlegen der Soll-Zündenergiemenge ein Festlegen einer neuen Kältemittelladung und einer neuen Soll-Zündenergiemenge umfasst (S412, S413).A method for controlling a gas heat pump having a compressor for compressing refrigerant and a gas engine for driving the compressor, the gas engine comprising: an engine combustion unit having a plurality of combustion chambers and a spark plug arranged at each of the engine combustion chambers for combusting a mixture of air and fuel, the method comprising:determining a refrigerant charge based on a cooling or heating mode or a temperature setting (S412);determining an output amount of the gas engine based on the determined refrigerant load (S412);setting a target ignition energy amount (S413) that is of the spark plug is required based on the output amount;igniting the spark plug in each combustion chamber (S420);measuring a magnitude of a current that changes based on a voltage applied to the spark plug and based on a dwell time of the spark plug in real time for each ignition time ;comparing an actual amount of output energy generated by the ignition with the set target amount of ignition energy (S431); andchanging an amount of energy required to ignite the fuel when the output energy amount and the target ignition energy amount are not equal (S432); anddetermining whether the operating condition has changed when the output energy amount is equal to the target ignition energy amount (S440),wherein if the operating condition has changed, setting the target ignition energy amount includes setting a new refrigerant charge and a new target ignition energy amount ( S412, S413).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Offenbarung betrifft Gaswärmepumpen und Steuerverfahren dafür, bei denen eine von einer Zündkerze erzeugte Energiemenge berechnet wird und dann ein Zündzustand auf der Grundlage der berechneten Menge variiert.The present disclosure relates to gas heat pumps and control methods therefor, in which an amount of energy generated by a spark plug is calculated and then an ignition state varies based on the calculated amount.

Stand der TechnikState of the art

Ein Kältekreislauf bezieht sich allgemein auf einen Kreislauf, in dem der Kreislauf eines Kältemittels verwendet wird, um Wärme zu oder von einem Zielort zuzuführen bzw. zu absorbieren. Ein Kompressor, ein Kondensator, ein Expansionsventil und ein Verdampfer werden verwendet, um diesen Kühlkreislauf auszuführen. Diese Bauteile sind über Kältemittelleitungen miteinander verbunden. Durch einen Phasenwechsel des Kältemittels gibt der Kondensator Wärme an die Umgebung ab und nimmt der Verdampfer die Wärme aus der Umgebung auf.A refrigeration cycle generally refers to a cycle in which the cycle of a refrigerant is used to add or absorb heat to or from a destination. A compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are used to perform this refrigeration cycle. These components are connected to each other via refrigerant lines. Due to a phase change in the refrigerant, the condenser gives off heat to the environment and the evaporator absorbs the heat from the environment.

In diesem Zusammenhang können der Kondensator und der Verdampfer eingerichtet sein zum Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen dem Kältemittel und Luft oder anderen Fluiden. Daher können der Kondensator und der Verdampfer als ein Wärmetauscher bezeichnet werden, der basierend auf dem Zustand des Kältemittels vor und nach dem Wärmetausch in den Kondensator und den Verdampfer unterteilt werden kann.In this regard, the condenser and the evaporator may be configured to perform heat exchange between the refrigerant and air or other fluids. Therefore, the condenser and the evaporator can be called a heat exchanger, which can be divided into the condenser and the evaporator based on the state of the refrigerant before and after the heat exchange.

Eine Vorrichtung oder ein System zum Heizen oder Kühlen von Innenluft unter Verwendung eines solchen Kühlkreislaufs wird als eine Klimaanlage bezeichnet. Um den Raum durch die Klimaanlage zu heizen, gibt das Kältemittel Wärme an die Raumluft ab. Daher kann in diesem Fall eine Inneneinheit als ein Kondensator und eine Außeneinheit als ein Verdampfer bezeichnet werden. Umgekehrt absorbiert das Kältemittel die Wärme aus der Raumluft, um den Raum durch die Klimaanlage zu kühlen. Daher kann in diesem Fall die Inneneinheit als ein Verdampfer und die Außeneinheit als ein Kondensator bezeichnet werden.An apparatus or system for heating or cooling indoor air using such a refrigeration cycle is referred to as an air conditioner. To heat the room by the air conditioner, the refrigerant gives off heat to the room air. Therefore, in this case, an indoor unit can be referred to as a condenser and an outdoor unit as an evaporator. Conversely, the refrigerant absorbs the heat from the room air to cool the room through the air conditioner. Therefore, in this case, the indoor unit can be referred to as an evaporator and the outdoor unit as a condenser.

Im Gegensatz zu Häusern sind Kompressoren mit großer Kapazität für industrielle Zwecke und in großen Gebäuden zur Klimatisierung erforderlich. Das heißt, ein Gaswärmepumpensystem, das einen Gasmotor anstelle eines Elektromotors zum Antreiben eines Kompressors zum Komprimieren einer großen Menge eines Kältemittels in ein Hochtemperatur- und Hochdruckgas verwendet, ist weit verbreitet.Unlike houses, large capacity compressors are required for industrial purposes and in large buildings for air conditioning. That is, a gas heat pump system that uses a gas engine instead of an electric motor to drive a compressor for compressing a large amount of refrigerant into a high-temperature and high-pressure gas is widely used.

Dieses Gaswärmepumpensystem erzeugt die Energie zum Antreiben des Kompressors unter Verwendung eines Motors, der das Gas verbrennt, um den Kühlkreislauf auszuführen.This gas heat pump system generates the energy to drive the compressor using an engine that burns the gas to perform the refrigeration cycle.

Im Allgemeinen ist das Gaswärmepumpensystem zum Heizen oder Kühlen durch Betreiben des Kompressors unter Verwendung einer Antriebskraft eines Gasmotors eingerichtet. Dieses System besteht aus einem Kältemittelkreislaufsystem 100 und einem Motorkühlwasserkreislaufsystem 200, wie in 1 gezeigt.In general, the gas heat pump system is configured for heating or cooling by operating the compressor using a driving force of a gas engine. This system consists of a refrigerant cycle system 100 and an engine cooling water cycle system 200, as in FIG 1 shown.

Das Kältemittelkreislaufsystem definiert einen Kältekreislauf oder einen Wärmepumpenkreislauf zum Kühlen oder Heizen des Innenraums und umfasst einen von einem Gasmotor 500 angetriebenen Kompressor zum Komprimieren des Kältemittels, ein Vierwegeventil 15, einen Außeneinheitswärmetauscher 16, ein Heizexpansionsventil 17, ein Inneneinheitsexpansionsventil 18, einen Inneneinheitswärmetauscher 19 und einen Akkumulator 13.The refrigerant cycle system defines a refrigeration cycle or a heat pump cycle for cooling or heating the interior, and includes a compressor driven by a gas engine 500 for compressing the refrigerant, a four-way valve 15, an outdoor unit heat exchanger 16, a heating expansion valve 17, an indoor unit expansion valve 18, an indoor unit heat exchanger 19, and an accumulator 13.

Das Motorkühlwasserkreislaufsystem 200 zirkuliert Motorkühlwasser, um den Gasmotor 500 zu kühlen, und umfasst ein Motorkühlwasser-Dreiwegeventil 21, einen Kühler 22, eine Motorkühlwasserzirkulationspumpe 23, einen Abgaswärmetauscher 24 und dergleichen.The engine cooling water circulation system 200 circulates engine cooling water to cool the gas engine 500, and includes an engine cooling water three-way valve 21, a radiator 22, an engine cooling water circulating pump 23, an exhaust gas heat exchanger 24 and the like.

Ferner ist ein Hilfswärmetauscher 25 zwischen dem Kältemittelkreislaufsystem 100 und dem Motorkühlwasserkreislaufsystem 200 derart installiert, dass das Kältemittel über einen Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Motorkühlwasser verdampft wird.Further, an auxiliary heat exchanger 25 is installed between the refrigerant cycle system 100 and the engine cooling water cycle system 200 such that refrigerant is vaporized through heat exchange between refrigerant and engine cooling water.

Während des Kühlbetriebs der herkömmlichen auf einem Gasmotor basierenden Kühl- / Heizvorrichtung wird das Vierwegeventil 15 so geschaltet, wie dies durch einen durchgehenden Pfeil in 1 angegeben ist. Dementsprechend strömt das Kältemittel, das durch den vom Gasmotor 500 angetriebenen Kompressor 14 komprimiert und in einen Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks gebracht wird, durch das Vierwegeventil 15, das in den Kühlbetriebsmodus geschaltet ist, und wird dann in dem Außeneinheitswärmetauscher 16, der als ein Kondensator fungiert, kondensiert und gibt somit die Kondensationswärme an die Außenluft ab. Das kondensierte flüssige Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 18 dekomprimiert und strömt dann in den Innenraumwärmetauscher 19, der als ein Verdampfer fungiert, in einem Zustand niedriger Temperatur und niedrigen Drucks und verdampft dann darin. Auf diese Weise wird die Kühlung erreicht, indem die für den Verdampfungsprozess erforderliche latente Wärme aus der Raumluft aufgenommen wird.During the cooling operation of the conventional gas engine-based cooler/heater, the four-way valve 15 is switched as indicated by a solid arrow in FIG 1 is specified. Accordingly, the refrigerant compressed and brought into a high temperature and high pressure state by the compressor 14 driven by the gas engine 500 flows through the four-way valve 15 which is switched to the cooling operation mode, and then is discharged into the outdoor unit heat exchanger 16 which is operated as a Condenser works, condenses and thus gives off the condensation heat to the outside air. The condensed liquid refrigerant is decompressed in the indoor expansion valve 18 and then flows into the indoor heat exchanger 19 functioning as an evaporator in a low temperature and low pressure state and then evaporates therein. In this way, cooling is achieved by capturing the latent heat required for the evaporation process from the room air.

Ferner durchläuft das Kältemittel, das den Innenraumwärmetauscher 19 durchläuft, den Akkumulator 13, und dann wird nur das gasförmige Kältemittel in den Kompressor gesaugt, wodurch der Kältekreislauf kontinuierlich gebildet wird.Further, the refrigerant passing through the indoor heat exchanger 19 passes through the battery modulator 13, and then only the gaseous refrigerant is sucked into the compressor, thereby continuously forming the refrigeration cycle.

Ferner wird während des Kühlbetriebs das Motorkühlwasser, das den Gasmotor 500 gekühlt hat, über das Motorkühlwasser-Dreiwegeventil 21 zum Kühler 22 geführt und gibt Wärme an die Außenluft im Kühler 22 ab und durchläuft dann den Abgaswärmetauscher 24 durch die Motorkältemittelumwälzpumpe 23 und kehrt dann zum Gasmotor 500 zurück.Further, during the cooling operation, the engine cooling water that has cooled the gas engine 500 is led to the radiator 22 via the engine cooling water three-way valve 21 and gives off heat to the outside air in the radiator 22, and then passes through the exhaust gas heat exchanger 24 through the engine refrigerant circulation pump 23 and then returns to the gas engine 500 back.

Während des Heizbetriebs wird jedoch das Vierwegeventil 15 geschaltet, wie dies durch den gestrichelten Pfeil in 1 angegeben ist. Somit strömt das durch den Kompressor 14 komprimierte Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck in die Inneneinheit I und wird in dem als ein Kondensator fungierenden Innenraumeinheitswärmetauscher 19 kondensiert, so dass eine Erwärmung unter Verwendung der in die Innenraumluft abgegebenen Kondensationswärme auftritt. Das Kältemittel im kondensierten flüssigen Zustand wird auf einen Zustand niedriger Temperatur und niedrigen Drucks dekomprimiert, während es durch das Heizungsexpansionsventil 17 strömt. Dann fließt das Kältemittel in den als ein Verdampfer fungierenden Außenraumwärmetauscher 16 und beginnt, darin zu verdampfen.However, during the heating operation, the four-way valve 15 is switched, as indicated by the dashed arrow in FIG 1 is specified. Thus, the high-temperature, high-pressure refrigerant compressed by the compressor 14 flows into the indoor unit I and is condensed in the indoor unit heat exchanger 19 functioning as a condenser, so that heating occurs using the condensation heat released into the indoor air. The refrigerant in the condensed liquid state is decompressed to a low temperature and low pressure state while flowing through the heater expansion valve 17 . Then, the refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 16 functioning as an evaporator and starts evaporating therein.

Ferner ist die Temperatur der Außenraumluft normalerweise während der Wintersaison niedrig, wenn der Heizbetrieb durchgeführt wird. Um die Verdampfungstemperatur zu senken, nimmt dementsprechend die für den Kompressor erforderliche Leistung zu, wodurch sich die Leistung des Wärmepumpenkreislaufs verschlechtert. Um diese Situation zu verhindern, wird ein Teil der Motorabgaswärme zurückgewonnen und als eine Wärmequelle zum Verdampfen des Kältemittels verwendet. Das heißt, während des Heizbetriebs wird das Motorkühlwasser, das den Gasmotor 500 gekühlt hat, über das Motorkühlwasser-Dreiwegeventil 21 zur Seite des Hilfswärmetauschers 25 geführt und erwärmt somit das in den Hilfswärmetauscher 25 strömende Kältemittel durch den Außenraumwärmetauscher 16, um das Kältemittel zu verdampfen.Furthermore, the temperature of the outdoor air is usually low during the winter season when the heating operation is performed. Accordingly, in order to lower the evaporating temperature, the power required for the compressor increases, thereby deteriorating the performance of the heat pump cycle. To prevent this situation, part of the engine exhaust heat is recovered and used as a heat source for evaporating the refrigerant. That is, during the heating operation, the engine cooling water that has cooled the gas engine 500 is guided to the auxiliary heat exchanger 25 side via the engine cooling water three-way valve 21, and thus heats the refrigerant flowing into the auxiliary heat exchanger 25 through the outdoor heat exchanger 16 to evaporate the refrigerant.

Auf diese Weise geht das Kältemittel, das verdampft, während es nacheinander den Außenraumwärmetauscher 16 und den Hilfswärmetauscher 25 durchläuft, durch den Akkumulator 13, so dass nur das gasförmige Kältemittel in den Kompressor 14 gesaugt wird. Somit wird der Wärmepumpenzyklus kontinuierlich gebildet.In this way, the refrigerant vaporized while sequentially passing through the outdoor heat exchanger 16 and the auxiliary heat exchanger 25 passes through the accumulator 13 so that only the gaseous refrigerant is drawn into the compressor 14 . Thus, the heat pump cycle is formed continuously.

Das herkömmliche Gaswärmepumpensystem ist in der koreanischen Patentanmeldung KR 10 2013 0 093 297 A offenbart.The conventional gas heat pump system is in the Korean patent application KR 10 2013 0 093 297 A disclosed.

Ferner wurde in dem herkömmlichen Gaswärmepumpensystem die Ausgangsleistung des Gasmotors 500 über die Steuerung der Spannung eingestellt, die an eine in dem Gasmotor 500 vorgesehene Zündkerze angelegt wurde. Wenn jedoch die Ausgangsleistung des Gasmotors 500 nur über die Spannungssteuerung gesteuert wird, besteht ein Problem darin, dass in einem Kompressordrehzahlbereich und einem Bereich, der basierend auf einem Betriebszustand des Kältemittelkreislaufs (Auswahl zwischen Kühlen und Heizen und Temperaturauswahl) ein hohes Drehmoment erfordert, keine optimale Zündenergieabgabe erzielt werden kann.Further, in the conventional gas heat pump system, the output of the gas engine 500 was adjusted by controlling the voltage applied to a spark plug provided in the gas engine 500. FIG. However, when the output of the gas engine 500 is controlled only by the voltage control, there is a problem that in a compressor speed range and a range that requires high torque based on an operating state of the refrigeration cycle (selection between cooling and heating and temperature selection), no optimal Ignition energy output can be achieved.

Aus der US 5 213 080 B1 ist eine Steuervorrichtung für einen Gasmotor bekannt, die dazu ausgelegt ist, das Gas zu einem geeigneten Zeitpunkt zu zünden. Aus der JP 2008 - 291 721 A ist eine Zündvorrichtung für einen Gasmotor bekannt, bei der die Haltedauer der Funkenentladung abhängig von der gemessenen Spannung zwischen den Elektroden variiert wird. Aus der JP 2016 - 113 921 A , JP 2008 - 38 729 A , JP 2001 - 323 863 A und der JP 2007 - 127 369 A sind weitere Gasmotoren von Gaswärmepumpen bekannt.From the U.S. 5,213,080 B1 a control device for a gas engine is known which is designed to ignite the gas at a suitable time. From the JP 2008 - 291 721 A an ignition device for a gas engine is known in which the duration of the spark discharge is varied depending on the measured voltage between the electrodes. From the JP 2016 - 113 921 A , JP 2008 - 38 729 A , JP 2001 - 323 863 A and the JP 2007 - 127 369 A other gas engines of gas heat pumps are known.

Offenbarungepiphany

Technischer Zwecktechnical purpose

Die vorliegende Offenbarung stellt eine Gaswärmepumpe und ein Steuerverfahren dafür bereit, welche die Verweilzeit gemäß der von einer Zündkerze abgegebenen Menge an Zündenergie variieren können.The present disclosure provides a gas heat pump and a control method therefor that can vary the dwell time according to the amount of ignition energy released from a spark plug.

Ferner stellt die vorliegende Offenbarung eine Gaswärmepumpe und ein Steuerverfahren dafür bereit, die eine Größe einer an die Zündkerze angelegten Spannung steuern können.Further, the present disclosure provides a gas heat pump and a control method therefor that can control a magnitude of voltage applied to the spark plug.

Ferner stellt die vorliegende Offenbarung eine Gaswärmepumpe und ein Steuerverfahren dafür bereit, bei denen immer dann, wenn eine Entladung in der Zündkerze auftritt, eine Rückmeldung dafür bereitgestellt werden kann.Further, the present disclosure provides a gas heat pump and a control method therefor, in which whenever discharge occurs in the spark plug, feedback therefor can be provided.

Die gemäß der vorliegenden Offenbarung zu erreichenden technischen Zwecke sind nicht auf die oben erwähnten technischen Zwecke beschränkt. Andere technische Zwecke, die nicht erwähnt sind, können von Fachleuten auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, aus der folgenden Beschreibung klar verstanden werden.The technical purposes to be achieved according to the present disclosure are not limited to the above-mentioned technical purposes. Other technical purposes not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art to which the present disclosure pertains from the following description.

Technische LösungenTechnical solutions

Unter einem Gesichtspunkt wird, um den Zweck der vorliegenden Offenbarung zu erreichen, ein Verfahren zum Steuern einer Gaswärmepumpe mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereitgestellt. In dem Verfahren umfasst eine Gaswärmepumpe einen Gasmotor mit einer Motorverbrennungseinheit einschließlich einer Mehrzahl von Brennkammern, wobei jede Kammer mit einer Zündkerze versehen ist, wobei das Verfahren unter anderem die folgenden Schritte umfasst: Festlegen einer Soll-Zündenergiemenge basierend auf einer Kältemittelladung, die basierend auf einem Fahrzustand der Gaswärmepumpe bestimmt wird; Zünden von in jede Brennkammer eingespritztem Kraftstoff; Vergleichen einer von der Zündung erzeugten Ist-Ausgangsenergiemenge mit der festgelegten Soll-Zündenergiemenge; und Ändern einer zum Zünden des Kraftstoffs erforderlichen Energiemenge, wenn die Ausgangsenergiemenge und die Soll-Zündenergiemenge nicht gleich sind.In one aspect, to achieve the purpose of the present disclosure, a method for controlling a gas heat pump is disclosed provided with the features of claim 1. In the method, a gas heat pump comprises a gas engine having an engine combustion unit including a plurality of combustion chambers, each chamber being provided with a spark plug, the method including the following steps: establishing a target ignition energy amount based on a refrigerant charge, which is based on a Driving state of the gas heat pump is determined; igniting fuel injected into each combustion chamber; comparing an actual amount of output energy produced by the ignition to the set target amount of ignition energy; and changing an amount of energy required to ignite the fuel when the output amount of energy and the target amount of ignition energy are not equal.

Unter einem zweiten Gesichtspunkt wird, um den Zweck der vorliegenden Offenbarung zu erreichen, eine Gaswärmepumpe mit den Merkmalen von Anspruch 11 bereitgestellt. Die Gaswärmepumpe umfasst unter anderem: einen Kompressor zum Komprimieren von Kältemittel; einen Gasmotor zum Antreiben des Kompressors, wobei der Gasmotor eine Motorverbrennungseinheit mit einer Mehrzahl von Brennkammern umfasst; eine Zündkerze, die an jeder der Motorbrennkammern angeordnet ist, wobei die Zündkerze eine Stoßspannung anlegt; und eine Steuerung zum Steuern einer an die Zündkerze angelegten Spannung und eines Stroms und einer Entladungszeit der Zündkerze, wobei die Steuerung eingerichtet ist zum: Bestimmen einer Kältemittelladung basierend auf einem Betriebszustand der Gaswärmepumpe; Festlegen einer Soll-Zündenergiemenge basierend auf der Kältemittelladung; Vergleichen einer Ist-Ausgangsenergiemenge, die durch eine Zündung der Zündkerze erzeugt wird, mit der Soll-Zündenergiemenge; und Ändern einer zum Zünden des Kraftstoffs erforderlichen Energiemenge basierend auf dem Vergleichsergebnis.From a second aspect, to achieve the purpose of the present disclosure, a gas heat pump having the features of claim 11 is provided. The gas heat pump includes, among other things: a compressor for compressing refrigerant; a gas engine for driving the compressor, the gas engine including an engine combustion unit having a plurality of combustion chambers; a spark plug arranged at each of the engine combustion chambers, the spark plug applying a surge voltage; and a controller for controlling a voltage and current applied to the spark plug and a discharge time of the spark plug, the controller configured to: determine a refrigerant charge based on an operating state of the gas heat pump; setting a target ignition energy amount based on the refrigerant charge; comparing an actual amount of output energy generated by ignition of the spark plug with the target amount of ignition energy; and changing an amount of energy required to ignite the fuel based on the comparison result.

Technische Wirkungentechnical effects

Die vorliegende Offenbarung hat folgende Wirkungen.The present disclosure has the following effects.

Die vorliegende Offenbarung bewirkt, dass die Verweilzeit in Abhängigkeit von der von der Zündkerze abgegebenen Menge an Zündenergie variiert wird und somit eine genaue Steuerung ermöglicht wird.The present disclosure causes the dwell time to be varied depending on the amount of ignition energy delivered by the spark plug, thus enabling accurate control.

Darüber hinaus hat die vorliegende Offenbarung die Wirkung, die Größe der an die Zündkerze angelegten Spannung zu steuern.In addition, the present disclosure acts to control the magnitude of the voltage applied to the spark plug.

Ferner hat die vorliegende Offenbarung die Wirkung, eine Rückmeldung über die Entladung zu liefern, wann immer die Entladung in der Zündkerze auftritt, und sofort mit den Änderungen der Heiz- / Kühl- und Temperatureinstellungen zurechtzukommen.Further, the present disclosure has the effect of providing feedback on the discharge whenever the discharge occurs in the spark plug and cope with the changes in the heating/cooling and temperature settings immediately.

Die Wirkungen aus der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben erwähnten Wirkungen beschränkt. Andere Wirkungen, die nicht erwähnt sind, können von Fachleuten auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, aus der folgenden Beschreibung klar verstanden werden.The effects from the present disclosure are not limited to the effects mentioned above. Other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art to which the present disclosure pertains from the following description.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt einen grundlegenden Aufbau eines Gaswärmepumpensystems. 1 shows a basic structure of a gas heat pump system.
  • 2 veranschaulicht eine Struktur eines Gasmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 12 illustrates a structure of a gas engine according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3 zeigt eine Struktur einer Motorbrennkammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 3 12 shows a structure of an engine combustor according to an embodiment of the present disclosure.
  • 4 ist eine vereinfachte Darstellung eines Transformationsprozesses einer Zündkerze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 4 12 is a simplified representation of a transformation process of a spark plug according to an embodiment of the present disclosure.
  • 5 ist eine vereinfachte Darstellung einer Strommessschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 5 1 is a simplified representation of a current sensing circuit according to an embodiment of the present disclosure.
  • 6 ist eine vereinfachte Darstellung eines Zündprozesses in der Motorbrennkammer basierend auf einer Spannung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 6 12 is a simplified illustration of an ignition process in the engine combustion chamber based on voltage, according to an embodiment of the present disclosure.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen grundlegenden Algorithmus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 7 FIG. 12 is a flow chart depicting a basic algorithm according to an embodiment of the present disclosure.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das einen Algorithmus zum Betreiben der Motorbrennkammer unter Verwendung einer Energiemenge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 8th 12 is a flow chart depicting an algorithm for operating the engine combustor using an amount of energy according to an embodiment of the present disclosure.

Ausführliche BeschreibungDetailed description

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

Während die vorliegende Offenbarung verschiedene Änderungen und Abwandlungen erlaubt, sind spezifische Ausführungsformen davon beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gezeigt und werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Diese Ausführungsformen sollen jedoch die vorliegende Offenbarung nicht auf die bestimmte offenbarte Form beschränken. Vielmehr umfasst die vorliegende Offenbarung alle Änderungen, Entsprechungen und Ersetzungen, die mit dem Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung, wie sie in den Ansprüchen definiert sind, übereinstimmen.While the present disclosure permits various changes and modifications, specific embodiments thereof are shown by way of example with reference to the drawings and will be described in detail below. However, these embodiments are not intended to limit the present disclosure to any particular extent limit the form. Rather, the present disclosure includes all modifications, equivalents, and substitutions consistent with the spirit and scope of the present disclosure as defined in the claims.

Es versteht sich auch, dass, wenn ein erstes Element oder eine erste Schicht als „auf“ oder „unter“ einem zweiten Element oder einer zweiten Schicht vorhanden bezeichnet wird, das erste Element direkt auf oder unter dem zweiten Element angeordnet sein kann oder indirekt auf oder unter dem zweiten Element angeordnet sein kann, wobei ein drittes Element oder eine dritte Schicht zwischen dem ersten und dem zweiten Element bzw. der ersten und der zweiten Schicht angeordnet ist.It is also understood that when a first element or layer is referred to as being "on" or "beneath" a second element or layer, the first element may be disposed directly on or below the second element, or indirectly on or disposed below the second element with a third element or layer disposed between the first and second element or layer.

Es versteht sich, dass, obwohl die Ausdrücke „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Bauteile, Bereiche, Schichten und / oder Abschnitte dieser Elemente, Bauteile zu beschreiben, Bereiche, Schichten und / oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollen. Diese Begriffe werden verwendet, um ein Element, ein Bauteil, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Element, einem Bauteil, einem Bereich, einer Schicht oder einem Abschnitt zu unterscheiden.It is understood that although the terms "first", "second", "third" etc. may be used herein to describe various elements, components, regions, layers and/or portions of these elements, components, regions, layers and/or Sections are not intended to be limited by these terms. These terms are used to distinguish one element, component, region, layer, or section from another element, component, region, layer, or section.

2 zeigt eine Gesamtkonfiguration eines Gasmotors 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 12 shows an overall configuration of a gas engine 500 according to an embodiment of the present disclosure.

Der Gasmotor 500 umfasst eine Motorverbrennungseinheit 520, die einen Ort definiert, an dem Luft und Kraftstoff verbrannt werden, ein Zufuhrrohr 510, das einem Kanal entspricht, welcher der Motorverbrennungseinheit 520 Luft und Kraftstoff zuführt, ein Abgasrohr 530, das mit der Motorverbrennungseinheit 520 kommuniziert und einem Kanal zum Abführen von aus der Verbrennung erzeugtem Abgas entspricht, und ein Kühlwasserrohr 550 zum Kühlen des durch das Abgasrohr 530 abgegebenen Abgases.The gas engine 500 includes an engine combustion unit 520 that defines a location where air and fuel are combusted, a supply pipe 510 that corresponds to a duct that supplies air and fuel to the engine combustion unit 520, an exhaust pipe 530 that communicates with the engine combustion unit 520, and corresponds to a duct for discharging exhaust gas generated from the combustion, and a cooling water pipe 550 for cooling the exhaust gas discharged through the exhaust pipe 530 .

Die Motorverbrennungseinheit 520 umfasst eine Mehrzahl von Brennkammern. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine gerade Anzahl von Brennkammern enthalten. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Eine ungerade Anzahl von Brennkammern kann vorhanden sein. Die Brennkammer umfasst ein Gehäuse 521 (siehe 3), das ein Erscheinungsbild definiert, und eine Zündkerze 523 (siehe 3), um Luft und Kraftstoff in dem Gehäuse 521 zu verbrennen.The engine combustion unit 520 includes a plurality of combustion chambers. In one embodiment of the present disclosure, an even number of combustors are included. However, the present disclosure is not limited to this. There may be an odd number of combustion chambers. The combustion chamber comprises a housing 521 (see 3 ) that defines an appearance, and a spark plug 523 (see 3 ) to combust air and fuel in the housing 521.

Die in das Gehäuse 521 eingebrachte Luft und der Kraftstoff führen über die Zündung (Entladung) der im Gehäuse 521 vorgesehenen Zündkerze 523 zu einer Explosionsreaktion. Als ein Ergebnis der Explosionsreaktion wird ein Zylinder 522 (siehe 3), der in dem Gehäuse 521 vorgesehen sind, einer linearen Hin- und Herbewegung ausgesetzt. Eine kinetische Energie aufgrund der Hin- und Herbewegung des Zylinders dreht eine Kurbel 526 (siehe 3). Die Drehung der Kurbel 526 wird auf eine Drehwelle (nicht gezeigt) übertragen, die mit einem Kompressor verbunden ist, um den Kompressor anzutreiben. Das heißt, die Drehung der Drehwelle entspricht einer Energiequelle zum Betreiben des Kompressors. Das Abgas, das ein Nebenprodukt der Explosionsreaktion ist, wird in das Abgasrohr 530 abgegeben, und das Abgas tauscht Wärme mit dem Kühlwasser aus.The air and fuel introduced into the case 521 cause an explosive reaction via the ignition (discharge) of the spark plug 523 provided in the case 521 . As a result of the explosion reaction, a cylinder 522 (see 3 ) provided in the housing 521 are subjected to linear reciprocation. Kinetic energy due to reciprocation of the cylinder rotates a crank 526 (see Fig 3 ). The rotation of the crank 526 is transmitted to a rotary shaft (not shown) connected to a compressor to drive the compressor. That is, the rotation of the rotating shaft corresponds to a power source for operating the compressor. The exhaust gas, which is a by-product of the explosion reaction, is discharged into the exhaust pipe 530, and the exhaust gas exchanges heat with the cooling water.

Allgemein weist eine Mehrzahl von Brennkammern die Explosionsreaktion nacheinander in einem vorbestimmten Intervall auf. Das heißt, die Zündkerzen 523, die in den Brennkammern vorgesehen sind, können nacheinander in einem vorbestimmten Intervall entladen werden.In general, a plurality of combustors have the explosion reaction sequentially at a predetermined interval. That is, the spark plugs 523 provided in the combustion chambers can be successively discharged at a predetermined interval.

Die Luft und der Kraftstoff, die in die Motorverbrennungseinheit 520 eintreten sollen, werden vor dem Eintritt in die Motorverbrennungseinheit 520 in einem benutzerdefinierten Mischungsverhältnis miteinander gemischt. Die Luft wird durch eine Luftreinigungsvorrichtung 501 in den Gasmotor 500 eingeleitet und der Kraftstoff wird durch einen Nullregler 502 in den Gasmotor 500 eingeleitet. Die so eingeleitete Luft und der Kraftstoff werden in dem Gemisch 503 gemischt und dann durch ein ETC-Ventil (Electronic Throttle Control; Elektronische Drosselsteuerung) 504 in die Zufuhrleitung 510 eingeleitet.The air and fuel intended to enter the engine combustion unit 520 are mixed together in a user-defined mixture ratio prior to entering the engine combustion unit 520 . The air is introduced into the gas engine 500 through an air cleaner 501 and the fuel is introduced into the gas engine 500 through a null regulator 502 . The air and fuel thus introduced are mixed in the mixture 503 and then introduced through an ETC (Electronic Throttle Control) valve 504 into the delivery pipe 510 .

Die Luftreinigungsvorrichtung 501 ist zum Filtern von Fremdstoffen aus Luft derart eingerichtet, dass der Explosionswirkungsgrad innerhalb der Motorverbrennungseinheit 520 maximiert werden kann. Der Nullregler 502 hält den Auslassdruck unabhängig von Änderungen des Drucks und der Durchflussrate des einströmenden Kraftstoffs (Gases) jederzeit konstant. Das Gemisch 503 dient dazu, das Mischungsverhältnis zwischen der von der Luftreinigungsvorrichtung 501 eingeführten Luft und dem von dem Nullregler 502 eingeführten Kraftstoff (Gas) konstant zu halten. Somit kann das Steuern, damit das Mischungsverhältnis zwischen Luft und Brenngas konstant ist, ermöglichen, dass die Steuerung der Verbrennungstemperatur erleichtert wird.The air cleaning device 501 is configured to filter foreign matter from air so that the explosion efficiency within the engine combustion unit 520 can be maximized. The zero regulator 502 keeps the outlet pressure constant at all times, regardless of changes in the pressure and flow rate of the incoming fuel (gas). The mixture 503 serves to keep the mixing ratio between the air introduced from the air cleaner 501 and the fuel (gas) introduced from the null regulator 502 constant. Thus, controlling so that the mixing ratio between air and fuel gas is constant can enable control of the combustion temperature to be facilitated.

Die Luft und der Kraftstoff, die in dem Gemisch 503 mit einem konstanten Mischungsverhältnis gemischt sind, strömen über das ETC-Ventil 504 nur in der erforderlichen Menge in die Motorverbrennungseinheit 520. Das ETC-Ventil 504 bezieht sich auf ein elektronisches Steuerdrosselsystem, welches das Drosselventil elektronisch steuert. Insbesondere steuert das ETC-Ventil 504 das Öffnen und Schließen des Drosselventils gemäß dem Signal von einem elektronischen Gaspedalmodul. Im Vergleich zu einem mechanischen Drosselventil kann das ETC-Ventil das Öffnen und Schließen genauer steuern.The air and fuel mixed in the mixture 503 at a constant mixing ratio flow into the engine combustion unit 520 via the ETC valve 504 only in the required amount. The ETC valve 504 refers to an electronic control throttle system, which controls the throttle valve electronically. In particular, the ETC valve 504 controls the opening and closing of the throttle valve according to the signal from an electronic accelerator pedal module. Compared to a mechanical throttle valve, the ETC valve can control the opening and closing more precisely.

Die Luft und der Kraftstoff, die durch das ETC-Ventil 504 fließen, strömen in die Zufuhrleitung 510 und werden dann in eine Mehrzahl von Zweigen aufgeteilt, und die verzweigten Fluide strömen jeweils in die Mehrzahl von Gehäusen 521.The air and fuel flowing through the ETC valve 504 flow into the supply line 510 and are then divided into a plurality of branches, and the branched fluids flow into the plurality of housings 521, respectively.

In diesem Prozess wird Abgas erzeugt, wenn die Luft und der Kraftstoff jeweils in der Mehrzahl von Gehäusen 521 verbrannt werden. Das so erzeugte Abgas wird durch das Abgasrohr 530 ausgestoßen und strömt dann nacheinander durch den Abgaswärmetauscher 505 und einen Schalldämpfer 506 und wird dann nach außen ausgestoßen.In this process, exhaust gas is generated when the air and the fuel are burned in the plurality of casings 521, respectively. The exhaust gas thus generated is discharged through the exhaust pipe 530, and then flows through the exhaust gas heat exchanger 505 and a muffler 506 in sequence, and then is discharged to the outside.

Währenddessen wird das Kühlwasser von der Kühlwasserpumpe 507 absorbiert und durchläuft nacheinander einen Abgaswärmetauscher 505, einen Abgasverteiler 540 und die Motorverbrennungseinheit 520 und wird dann an den Kühler abgegeben.Meanwhile, the cooling water is absorbed by the cooling water pump 507 and sequentially passes through an exhaust heat exchanger 505, an exhaust manifold 540 and the engine combustion unit 520, and then is discharged to the radiator.

3 ist eine Ansicht, die eine detaillierte Struktur einer Brennkammer einer der Motorbrennkammern 520 zeigt. 3 12 is a view showing a detailed structure of a combustion chamber of one of engine combustion chambers 520. FIG.

Das Zufuhrrohr 510 umfasst einen Temperatursensor 513 zum Messen der Lufttemperatur und einen Drucksensor 514 zum Messen eines Drucks eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff.The supply pipe 510 includes a temperature sensor 513 for measuring air temperature and a pressure sensor 514 for measuring a pressure of a mixture of air and fuel.

Wenn die Temperatur der Luft, die in das Zufuhrrohr 510 eintritt, zu hoch ist, steigt die Wahrscheinlichkeit einer unvollständigen Verbrennung in der Brennkammer. Daher wird, nachdem die Temperatur der einströmenden Luft unter Verwendung des Temperatursensors 513 gemessen wurde und wenn die gemessene Temperatur über der vorbestimmten Temperatur liegt, eine separate Vorrichtung aktiviert, um den Betrieb in der Motorbrennkammer 520 zu unterbrechen oder die Temperatur der einströmenden Luft zu kühlen.If the temperature of the air entering the supply tube 510 is too high, the likelihood of incomplete combustion in the combustor increases. Therefore, after the temperature of the inflowing air is measured using the temperature sensor 513 and if the measured temperature is above the predetermined temperature, a separate device is activated to stop the operation in the engine combustion chamber 520 or to cool the temperature of the inflowing air.

Ein Verhältnis des unvollständig verbrannten Gases relativ zu der Gesamtheit des Gemisches ändert sich in Abhängigkeit von einem Druck des Gemisches aus Luft und Kraftstoff. Daher wird der Druck des Gemisches unter Verwendung eines Drucksensors 514 gemessen, bevor das Gemisch in das Gehäuse 521 eingeführt wird, um den Druck an den festgelegten optimalen Druck anzupassen. Somit ist es möglich, basierend auf dem durch den Drucksensor 514 gemessenen Wert zu bestimmen, ob der Druck des Gemisches erhöht oder verringert werden soll.A ratio of the incompletely burned gas relative to the whole of the mixture changes depending on a pressure of the mixture of air and fuel. Therefore, the pressure of the mixture is measured using a pressure sensor 514 before the mixture is introduced into the housing 521 to adjust the pressure to the specified optimum pressure. Thus, it is possible to determine whether to increase or decrease the pressure of the mixture based on the value measured by the pressure sensor 514 .

In einem Beispiel kann das Gehäuse 521 einen Zylinderpositionssensor 521a zum Bestimmen der Position des Zylinders und einen Kurbelwellenpositionssensor 521c zum Bestimmen, um wie viel sich die Kurbel 526 gedreht hat, enthalten.In one example, housing 521 may include a cylinder position sensor 521a for determining the position of the cylinder and a crankshaft position sensor 521c for determining how much crank 526 has rotated.

Die Kurbel 526 ist durch den Zylinder 522 über eine Verbindungsstange 527 verbunden. Ein Ende der Verbindungsstange 527 ist drehbar mit einer Welle verbunden, welche die Mitte des Zylinders 522 durchläuft, während das andere Ende davon mit der Kurbel 526 verbunden ist und drehbar mit der Kurbel 526 verbunden ist, um von einer zentralen Drehachse der Kurbel 526 in einem vorbestimmten Abstand beabstandet zu sein.The crank 526 is connected through the cylinder 522 via a connecting rod 527 . One end of the connecting rod 527 is rotatably connected to a shaft passing through the center of the cylinder 522, while the other end thereof is connected to the crank 526 and rotatably connected to the crank 526 to rotate from a central axis of rotation of the crank 526 in one predetermined distance to be spaced.

Wenn sich die Kurbel 526 dreht, ändert sich daher die Position der Verbindungsstange 527 kontinuierlich. Der Zylinder 522 ist innerhalb des Zylindergehäuses 528 derart vorgesehen, dass seine Bewegung nur auf eine lineare Bewegung begrenzt ist. Das Zylindergehäuse 528 ist innerhalb des Gehäuses 521 vorgesehen und kommuniziert mit einem distalen Ende des Zufuhrrohrs 510 und einem distalen Ende des Abgasrohrs 530. Das heißt, das Gemisch aus Luft und Kraftstoff, das dem Zylindergehäuse 528 von dem Zufuhrrohr 510 zugeführt wird, wird durch die Zündkerze 523 innerhalb des Zylindergehäuses 528 gezündet. Das aus der Zündung hervorgehende Abgas kann durch das Abgasrohr 530 nach außen abgegeben werden.Therefore, as the crank 526 rotates, the position of the connecting rod 527 changes continuously. The cylinder 522 is provided within the cylinder housing 528 such that its movement is limited to linear movement only. The cylinder case 528 is provided within the case 521 and communicates with a distal end of the supply pipe 510 and a distal end of the exhaust pipe 530 Spark plug 523 within cylinder housing 528 is ignited. The exhaust gas resulting from the ignition may be discharged to the outside through the exhaust pipe 530 .

Eine Seitenfläche des Zylinders 522 wird in engen Kontakt mit dem Zylindergehäuse 528 gebracht, so dass sich der Zylinder 522 linear innerhalb des Zylindergehäuses 528 bewegen kann. Die Seitenfläche des Zylinders 522 kann mit speziellen Materialien beschichtet sein, so dass Luft und Kraftstoff zwischen den Oberflächen des Zylinders 52 und des Zylindergehäuses 528 nicht austreten und keine Reibung zwischen den Oberflächen des Zylinders 52 und des Zylindergehäuses 528 auftritt. In einem Beispiel können der Zylinder 52 und das Zylindergehäuse 528 aus einem speziellen Material hergestellt sein, so dass wenig Reibung dazwischen auftreten kann.A side surface of the cylinder 522 is brought into close contact with the cylinder housing 528 so that the cylinder 522 can move linearly within the cylinder housing 528 . The side surface of the cylinder 522 may be coated with special materials so that air and fuel do not leak between the surfaces of the cylinder 52 and the cylinder housing 528 and friction between the surfaces of the cylinder 52 and the cylinder housing 528 does not occur. In one example, cylinder 52 and cylinder housing 528 can be made of a special material so that little friction can occur therebetween.

Wenn sich die Kurbel 526 dreht, bewegt sich der Zylinder 522 aufgrund einer Änderung der Position der Verbindungsstange 527 linear hin und her.As the crank 526 rotates, the cylinder 522 reciprocates linearly due to a change in the position of the connecting rod 527 .

Ein Punkt, an dem die Zufuhrleitung 510 und das Zylindergehäuse 528 miteinander kommunizieren, wird durch ein Einströmventil 524 gesteuert. Ein Punkt, an dem die Abgasleitung 530 und das Zylindergehäuse 528 miteinander kommunizieren, wird durch ein Ausströmventil 525 gesteuert.A point at which the supply line 510 and the cylinder housing 528 communicate with each other is controlled by an inflow valve 524 . A point where the exhaust pipe 530 and the cylinder housing 528 communicate with each other is controlled by an exhaust valve 525 .

Wenn das Gemisch aus Luft und Kraftstoff in das Zylindergehäuse 528 eingespeist wird, öffnet sich das Einströmventil 524 und schließt sich das Ausströmventil 525. Nachdem das Luft- und Kraftstoffgemisch in das Zylindergehäuse 528 eingetreten ist, wird das Einströmventil 524 geschlossen.When the air and fuel mixture is fed into the cylinder housing 528, the inflow valve 524 opens and the outflow valve 525 closes. After the air and fuel mixture enters the cylinder housing 528, the inflow valve 524 is closed.

Wenn sowohl das Einströmventil 524 als auch das Ausströmventil 525 geschlossen sind, ist der Zylinder 522 am weitesten von der Kurbel 526 entfernt. Das heißt, das in das Zylindergehäuse 528 eingeleitete Gemisch aus Luft und Kraftstoff wird so weit wie möglich komprimiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor so gesteuert, dass eine Entladung in der Zündkerze 523 erzeugt wird.When both the inflow valve 524 and the outflow valve 525 are closed, the cylinder 522 is furthest from the crank 526 . That is, the mixture of air and fuel introduced into the cylinder body 528 is compressed as much as possible. At this time, the engine is controlled so that discharge is generated in the spark plug 523.

Die Entladung der Zündkerze 523 verursacht eine Explosionsreaktion des in das Zylindergehäuse 528 eingebrachten Luft- und Kraftstoffgemisches. Somit wird der Zylinder 522 durch eine Explosionskraft, die aus dieser Explosionsreaktion hervorgeht, herausgedrückt. Das heißt, der Zylinder 522 bewegt sich aufgrund der Explosionskraft auf und ab, und somit wird die Kurbel 526 aufgrund der linearen Hin- und Herbewegung des Zylinders 522 gedreht. Die Drehung der Kurbel 526 kann ermöglichen, dass sich die mit der Kurbel 526 verbundene Drehwelle dreht, um den Kompressor zu betreiben.The discharge of the spark plug 523 causes an explosive reaction of the air and fuel mixture introduced into the cylinder body 528 . Thus, the cylinder 522 is pushed out by an explosive force resulting from this explosive reaction. That is, the cylinder 522 moves up and down due to the explosive force, and thus the crank 526 is rotated due to the reciprocating linear motion of the cylinder 522 . Rotation of the crank 526 may allow the rotary shaft connected to the crank 526 to rotate to operate the compressor.

Das Ausströmventil 525 wird nach der Abgabe geöffnet, um das durch die Entladung der Zündkerze 523 erzeugte Abgas abzugeben. Das Abgas wird durch das Ausströmventil 525 zu einem Abgasrohr 530 abgegeben.The exhaust valve 525 is opened after discharge to discharge the exhaust gas generated by the discharge of the spark plug 523 . The exhaust gas is discharged to an exhaust pipe 530 through the exhaust valve 525 .

Wenn das Abgas ausgestoßen wurde, wird das Abgabeventil 525 wieder geschlossen und das Einströmventil 524 geöffnet, damit frisches Luft- und Kraftstoffgemisch dorthin strömen kann. Ein solcher Betriebszyklus kann so lange andauern, wie die Brennkammer 520 des Motors betrieben wird.When the exhaust gas has been expelled, the discharge valve 525 is closed again and the inflow valve 524 is opened to allow fresh air and fuel mixture to flow there. Such an operating cycle may last as long as the combustion chamber 520 of the engine is operating.

Die Mehrzahl von Brennkammern kann vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang können die Entladungen der Zündkerzen 523 in zumindest einigen der Brennkammern zu unterschiedlichen Zeiten auftreten.The plurality of combustors may be provided. In this regard, the discharges of the spark plugs 523 may occur at different times in at least some of the combustion chambers.

Ein Kühlwassertemperatursensor 521b kann ferner in dem Gehäuse 521 vorgesehen sein. Die Temperatur des Kühlwassers, das der Außenseite des Zylindergehäuses 528 zugeführt wird, wird durch den Kühlwassertemperatursensor 521b gemessen. Wenn die Temperatur des Zylindergehäuses 528 zu hoch ist, kann sich ein Teil davon abnutzen. Wenn gemessen wird, dass die Temperatur des Kühlwassers höher als eine Referenztemperatur ist, kann somit bestimmt werden, dass sich die Motorbrennkammer 520 in einem gefährlichen Zustand befindet, und kann der Betrieb der Motorbrennkammer 520 angehalten werden.A cooling water temperature sensor 521 b may be further provided in the case 521 . The temperature of the cooling water supplied to the outside of the cylinder housing 528 is measured by the cooling water temperature sensor 521b. If the temperature of the cylinder housing 528 is too high, part of it may wear out. Thus, when the temperature of the cooling water is measured to be higher than a reference temperature, it can be determined that the engine combustion chamber 520 is in a dangerous state, and the operation of the engine combustion chamber 520 can be stopped.

Wie oben beschrieben, kann die Explosionsleistung proportional zu der in das Zylindergehäuse 528 strömenden Luft- und Kraftstoffmenge oder der von der Zündkerze 523 abgegebenen Energiemenge variieren. Das heißt, der Energieverbrauch kann minimiert und die maximale Effizienz kann erreicht werden, wenn die Explosionskraft genau gemäß einer Ladung gesteuert wird, die von dem mit der Motorbrennkammer 520 verbundenen Kompressor benötigt wird.As described above, the explosive power may vary in proportion to the amount of air and fuel flowing into the cylinder housing 528 or the amount of energy released from the spark plug 523 . That is, energy consumption can be minimized and maximum efficiency can be achieved when explosive force is accurately controlled according to a charge required by the compressor connected to engine combustion chamber 520 .

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Explosionsleistung des Luft- und Kraftstoffgemisches gesteuert werden, indem die von der Zündkerze 523 abgegebene Energiemenge gesteuert wird. Nach dem Bestimmen einer von dem Kompressor benötigten Kältemittelladung kann eine erforderliche Ausgangsenergie gemäß der bestimmten Ladung berechnet werden, und dann kann die von der Zündkerze 523 abgegebene Energiemenge basierend auf der Ausgangsenergie eingestellt werden.According to an embodiment of the present disclosure, the explosive power of the air and fuel mixture can be controlled by controlling the amount of energy released from the spark plug 523 . After determining a charge of refrigerant required by the compressor, a required output energy may be calculated according to the determined charge, and then the amount of energy output from the spark plug 523 may be adjusted based on the output energy.

Die Ausgangsenergie, die basierend auf dieser Last benötigt wird, kann als eine Soll-Zündenergiemenge definiert werden. Um die Soll-Zündenergiemenge zu bestimmen, kann die Steuerung zuerst einen vom Benutzer festgelegten Einstellwert bestimmen. Zum Beispiel kann die Steuerung den einen Heizmodus oder Kühlmodus als vom Benutzer ausgewählt, eine vom Benutzer festgelegte Temperatur und eine Intensität des Luftstroms als vom Benutzer ausgewählt bestimmen. Diese Bestimmung der Einstellwerte kann durch eine Steuerung 600 erfolgen, die in der Gaswärmepumpe vorgesehen ist. Die Steuerung 600 kann als eine Motorsteuereinheit (ECU; Engine Control Unit) 610 ausgeführt sein, um den Betrieb des Motors zu steuern. In einigen Fällen kann die Steuerung 600 als ein separates Bauteil ausgeführt sein, das die ECU 610 steuert und die gesamte Gaswärmepumpe antreibt. Nachfolgend wird ein Beispiel, in dem die Steuerung 600 als die ECU 610 ausgeführt ist, beispielhaft angegeben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Daher werden die Steuerung 600 und die ECU 610 nachstehend unter Verwendung derselben Bezugszahl 610 beschrieben.The output energy required based on this load can be defined as a target ignition energy amount. To determine the desired amount of ignition energy, the controller may first determine a user specified setpoint. For example, the controller may designate one of heating mode and cooling mode as user-selected, a user-set temperature, and an intensity of airflow as user-selected. The setting values can be determined by a controller 600 that is provided in the gas heat pump. The controller 600 may be embodied as an engine control unit (ECU) 610 to control operation of the engine. In some cases, the controller 600 can be implemented as a separate component that controls the ECU 610 and drives the entire gas heat pump. Hereinafter, an example in which the controller 600 is embodied as the ECU 610 is exemplified. However, the present disclosure is not limited to this. Therefore, the controller 600 and the ECU 610 are described below using the same reference numeral 610. FIG.

In Abhängigkeit von dem Heiz- / Kühlmodus, der eingestellten Temperatur und der Intensität des Luftstroms kann die erforderliche Kältemittelladung variieren. In diesem Zusammenhang kann eine Drehzahl des Kompressors in Abhängigkeit von der erforderlichen Kältemittelladung variieren. Die Ausgabemenge des Gasmotors 500, der den Kompressor dreht, kann gemäß der oben bestimmten Kältemittelladung vorbestimmt sein. Die Beziehung zwischen der Kältemittelladung und der Ausgangsleistung des Gasmotors 500 kann vorab experimentell erhalten und in der Steuerung 610 in Form einer Tabelle vorab gespeichert werden.Depending on the heating/cooling mode, the set temperature and the intensity of the airflow, the required refrigerant charge may vary. In this regard, a speed of the compressor may vary depending on the required refrigerant charge. The output amount of the gas engine 500 rotating the compressor may be predetermined according to the refrigerant charge determined above. The relationship between the refrigerant charge and the output of the gas engine 500 can be experimentally obtained in advance and stored in the controller 610 in the form of a table in advance.

Sobald die Ausgangsleistung des Gasmotors 500 bestimmt ist, kann die von der Zündkerze 523 benötigte Ausgangsenergiemenge gemäß dieser Ausgangsleistung bestimmt werden. Das heißt, die erforderliche Kältemittelmenge kann gemäß den vom Benutzer eingestellten Werten wie zum Beispiel Kühl- / Heizmodus, Temperatur oder Windintensität, als vom Benutzer ausgewählt bestimmt werden. Dann kann die Ausgabemenge des Gasmotors 500 gemäß der bestimmten Kältemittelladung bestimmt werden. Schließlich kann die Ausgangsenergiemenge, die von der Zündkerze 523 benötigt wird, gemäß der bestimmten Ausgangsmenge bestimmt werden.Once the output of the gas engine 500 is determined, the amount of output energy required by the spark plug 523 can be determined according to that output. That is, the required amount of refrigerant can be determined as user-selected according to the values set by the user, such as cooling / heating mode, temperature or wind intensity. Then, the output amount of the gas engine 500 can be determined according to the determined refrigerant charge. Finally, the amount of output energy required by the spark plug 523 may be determined according to the determined output amount.

Diese Ausgangsenergiemenge kann durch Variieren einer Länge einer Verweilzeit gesteuert werden. Je länger die Verweilzeit ist, desto größer ist die Strommenge, die in einer Primärspule 611 fließt (siehe 4). Dies liegt daran, dass die Spule als der Induktor fungiert. In dem Induktor nimmt ein Widerstandswert allmählich mit der Zeit ab, nachdem Spannung daran angelegt wurde. Das heißt, während der Wert des Widerstands mit der Zeit allmählich abnimmt, ist die angelegte Spannung konstant. Somit kann die Menge des fließenden Stroms in dem Induktor im Laufe der Zeit allmählich zunehmen.This amount of output energy can be controlled by varying a length of dwell time. The longer the dwell time, the greater the amount of current that flows in a primary coil 611 (see 4 ). This is because the coil acts as the inductor. In the inductor, a resistance value gradually decreases with time after voltage is applied thereto. That is, while the value of the resistor gradually decreases over time, the applied voltage is constant. Thus, the amount of current flowing in the inductor may gradually increase over time.

Wenn eine Zündung (Entladung) von der Zündkerze 523 auftritt, kann eine Zeitdauer, während welcher die Zündung (Entladung) aufrechterhalten wird, in Abhängigkeit von der Größe des der Primärspule 611 zugeführten Stroms variieren. Je größer die Stromstärke ist, desto länger ist die Zeit, während welcher die Zündung (Entladung) beibehalten wird. Je kleiner die Stromstärke ist, desto kürzer ist die Zeit während welcher die Zündung (Entladung) beibehalten wird.When ignition (discharge) from the spark plug 523 occurs, a period during which the ignition (discharge) is maintained may vary depending on the magnitude of the current supplied to the primary coil 611 . The larger the current, the longer the time during which ignition (discharge) is maintained. The smaller the current, the shorter the time during which ignition (discharge) is maintained.

Die Größe der Ausgangsenergiemenge ist mit einer Zeitdauer verbunden, für welche die Zündung (Entladung) stattfindet. Dies liegt daran, dass die Ausgangsenergiemenge durch zeitliches Integrieren eines Produkts der angelegten Spannung und des zugeführten Stroms berechnet wird. Wenn die Verweilzeit länger wird, nimmt daher die in der Primärspule 611 fließende Strommenge allmählich zu. Die Ausgangsenergiemenge kann größer sein, weil die Zeit, für welche die Zündung (Entladung) aufrechterhalten wird, verlängert wird.The magnitude of the amount of output energy is related to a length of time for which ignition (discharge) takes place. This is because the amount of output energy is calculated by integrating a product of the applied voltage and the applied current over time. Therefore, as the dwell time becomes longer, the amount of current flowing in the primary coil 611 gradually increases. The amount of output energy can be larger because the time for which the ignition (discharge) is maintained is lengthened.

In einem Beispiel kann die Ausgangsenergiemenge durch Variieren der Größe der angelegten Spannung eingestellt werden. Wenn die Größe der an die Primärspule 611 angelegten Spannung zunimmt, kann eine höhere Spannung in der Sekundärspule 612 erzeugt werden.In one example, the amount of output energy can be adjusted by varying the magnitude of the applied voltage. As the magnitude of the voltage applied to the primary coil 611 increases, a higher voltage may be generated in the secondary coil 612 .

Wenn die Größe der an die Primärspule 611 angelegten Spannung zunimmt, kann ferner die gewünschte Strommenge auch dann erreicht werden, wenn die Verweilzeit kurz ist. Das heißt, selbst wenn die gleiche Verweilzeit verwendet wird, kann der Betrag des Stroms, der erreicht wird, gemäß der Größe der zu Beginn angelegten Spannung variieren. Um die gleiche Soll-Strommenge zu erreichen, ist die Verweilzeit umso kürzer, je größer die angelegte Spannung ist.Furthermore, when the magnitude of the voltage applied to the primary coil 611 increases, the desired amount of current can be obtained even if the dwell time is short. That is, even if the same dwell time is used, the amount of current that is reached may vary according to the magnitude of the voltage initially applied. In order to achieve the same desired amount of current, the greater the applied voltage, the shorter the dwell time.

Zusammenfassend kann die Größe der Ausgangsenergiemenge durch Ändern der Länge der Verweilzeit und der Größe der an die Primärspule 611 angelegten Spannung gesteuert werden.In summary, the magnitude of the amount of output energy can be controlled by changing the length of the dwell time and the magnitude of the voltage applied to the primary coil 611 .

Wenn die Zündkerze 523 unter Verwendung der Größe der Ausgangsenergie gesteuert wird, besteht ein Vorteil darin, dass die Ausgangsleistung des Gasmotors 500 gemäß der Kältemittelladung des Kompressors genauer gesteuert werden kann.When the spark plug 523 is controlled using the magnitude of the output energy, there is an advantage that the output of the gas engine 500 can be more accurately controlled according to the refrigerant charge of the compressor.

4 und 5 zeigen eine einfache Schaltung zum Messen von Spannung und Strom. 4 and 5 show a simple circuit for measuring voltage and current.

4 zeigt eine Schaltung, die eine niedrige Spannung auf eine hohe Spannung anhebt. Um das Gemisch aus Luft und Kraftstoff zu zünden, ist es möglich, die Spannung auf 20000 bis 30000 Volt anzuheben, um einen Funken zu erzeugen. Eine an der Schaltung angebrachte Batterie gibt jedoch eine niedrige Spannung von 10 bis 30 Volt aus. 4 shows a circuit that boosts a low voltage to a high voltage. To ignite the mixture of air and fuel it is possible to raise the voltage to 20000-30000 volts to create a spark. However, a battery attached to the circuit will output a low voltage of 10 to 30 volts.

Zur Spannungserhöhung wird eine elektromagnetische Induktion eines aus einer Spule bestehenden Transformators 610 verwendet. Die den Transformator 610 bildende Spule kann zum Beispiel eine Sekundärspule 612 mit etwa 20000 bis 30000 Windungen eines dünnen Kupferdrahtes mit etwa einer Dicke eines Haares, das um einen stabförmigen Eisenkern gewickelt ist, und die Primärspule 611 mit 150 bis 300 Windungen eines Kupferdrahtes von etwa 0,5 bis 1 mm Dicke, der in der gleichen Richtung wie die Sekundärspule um einen stabförmigen Eisenkern gewickelt ist, umfassen.Electromagnetic induction of a transformer 610 consisting of a coil is used to increase the voltage. The coil constituting the transformer 610 may be, for example, a secondary coil 612 with about 20000 to 30000 turns of a thin copper wire about the thickness of a hair wound around a rod-shaped iron core, and the primary coil 611 with 150 to 300 turns of a copper wire of about 0 .5 to 1 mm thick wound around a bar-shaped iron core in the same direction as the secondary coil.

In diesem Zusammenhang kann der Eisenkern als ein Elektromagnet wirken, wenn der Strom in der Primärspule 611 fließt, indem eine Spannung angelegt wird, oder der Stromfluss unterbrochen wird. Ein Strom einer hohen Spannung kann aufgrund eines elektromagnetischen Induktionsphänomens durch die Sekundärspule 612 fließen, wenn der in der Primärspule 611 fließende Strom endet.In this connection, the iron core can act as an electromagnet when the current flows in the primary coil 611 by applying a voltage or when the current flow is interrupted. A current of high voltage may flow through the secondary coil 612 due to an electromagnetic induction phenomenon when the current flowing in the primary coil 611 ends.

Ein in der Schaltung bereitgestelltes Schaltelement 640 kann den in der Primärspule 611 fließenden Strom blockieren. Wenn das Schaltelement 640 ein Zündsignal von der Steuerung oder ECU 610 empfängt, kann das Schaltelement 640 den in der Primärspule 611 fließenden Strom blockieren, so dass eine hohe Spannung in der Sekundärspule 612 induziert wird. In diesem Zusammenhang kann das Schaltelement 640 einen Leistungstransistor, zum Beispiel einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), verwenden.A switching element 640 provided in the circuit can flow in the primary coil 611 block current. When the switching element 640 receives an ignition signal from the controller or ECU 610 , the switching element 640 can block the current flowing in the primary coil 611 so that a high voltage is induced in the secondary coil 612 . In this regard, the switching element 640 may use a power transistor, for example an insulated gate bipolar transistor (IGBT).

Ein Teil, das die Primärspule 611 enthält und den Stromfluss in der Primärspule 611 zulässt oder nicht zulässt, kann als ein Zündspulenteil 601 bezeichnet werden. Ein Teil, das die Sekundärspule 612 und die Zündkerze 523 enthält, kann als ein Zündkerzenteil 602 definiert werden.A part that includes the primary coil 611 and allows or does not allow current to flow in the primary coil 611 may be referred to as an ignition coil part 601 . A part including the secondary coil 612 and the spark plug 523 can be defined as a spark plug part 602 .

Der Betrieb der Zündkerze 523 ist nicht darauf beschränkt. Das oben beschriebene Schema entspricht einem Volltransistor-Zündschema. Eine Punktzündung oder verteilerlose Zündschemata können verwendet werden.The operation of the spark plug 523 is not limited to this. The scheme described above corresponds to an all-transistor ignition scheme. Spot ignition or distributorless ignition schemes can be used.

5 zeigt eine Schaltungsstruktur, die in der Lage ist, Strom gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu messen. 5 10 shows a circuit structure capable of measuring current according to an embodiment of the present disclosure.

Die Strommessung erfolgt durch Messen des Stroms, der durch einen Nebenschlusswiderstand 631 fließt, der einen sehr kleinen Widerstandswert aufweist. Zu diesem Zeitpunkt misst die Strommesseinheit 630 den durch den Nebenschlusswiderstand 631 fließenden Strom. Eine Spannung wird über eine Spannungsmesseinheit 620 gemessen. Die an die Zündkerze 523 angelegte Energiemenge kann im Voraus berechnet werden, indem die Schaltung bereitgestellt wird, die in der Lage ist, die Spannung und den Strom im Voraus zu messen.The current measurement is made by measuring the current flowing through a shunt resistor 631, which has a very small resistance. At this time, the current measuring unit 630 measures the current flowing through the shunt resistor 631 . A voltage is measured via a voltage measurement unit 620 . The amount of energy applied to the spark plug 523 can be calculated in advance by providing the circuit capable of measuring the voltage and current in advance.

6 zeigt eine Spannung, die an jede von vier Brennkammern in der Brennkammer 520 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angelegt wird. Bezugnehmend auf 6 ist die Änderung der Spannung gezeigt, die an die Primärspule 611 in jeder Brennkammer angelegt wird. Die Zündkerzen 523 in den Brennkammern können nacheinander Zündungen ausführen. 6 12 shows a voltage applied to each of four combustors in combustor 520 according to an embodiment of the present disclosure. Referring to 6 shows the change in voltage applied to the primary coil 611 in each combustion chamber. The spark plugs 523 in the combustion chambers can sequentially perform ignition.

Die Spannung, die der Kapazität der Batterie entspricht, kann konstant an die Zündkerze 523 angelegt werden, bevor die Zündung auftritt. Wenn das Schaltelement 640 nach Empfang des Signals von der Steuerung 610 den der Primärspule 611 zugeführten Strom blockiert, kann in der Sekundärspule 612 eine hohe Spannung erzeugt werden.The voltage corresponding to the capacity of the battery can be constantly applied to the spark plug 523 before ignition occurs. If the switching element 640 blocks the current supplied to the primary coil 611 after receiving the signal from the controller 610 , a high voltage may be generated in the secondary coil 612 .

Die Verweilzeit kann vorhanden sein, um die der Primärspule 611 zugeführte Strommenge zu steuern. Diese Verweilzeit entspricht einer unteren Periode eines Impulses (angezeigt durch einen bidirektionalen Pfeil) in 6. Nach der Verweilzeit unterbricht das Schaltelement 640 den der Primärspule 611 zugeführten Strom, so dass eine hohe Spannung in der Sekundärspule 612 erzeugt wird. Dies kann zu einer Zündung (Entladung) von der Zündkerze 523 führen.The dwell time may be present to control the amount of current supplied to the primary coil 611 . This dwell time corresponds to one lower period of a pulse (indicated by a bidirectional arrow) in 6 . After the dwell time, the switching element 640 interrupts the current supplied to the primary coil 611 so that a high voltage is generated in the secondary coil 612 . This may cause ignition (discharge) from the spark plug 523.

7 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das einen Betrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. 7 FIG. 12 is a simplified flowchart depicting operation in accordance with the present disclosure.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine Messung der Spannung und des Stroms erforderlich sein, da die Intensität der Zündung basierend auf der Energiemenge gesteuert wird, die erzeugt wird, wenn eine Zündung (Entladung) in der Zündkerze 523 auftritt.According to an embodiment of the present disclosure, since the intensity of ignition is controlled based on the amount of energy generated when ignition (discharge) occurs in spark plug 523, measurement of voltage and current may be required.

Daher kann ein Schritt S100 erforderlich sein, in dem eine Schaltung zum Messen der an die Primärspule 611 angelegten Spannung und des darin fließenden Stroms für jeden Zylinder 522 vorbereitet wird.Therefore, a step S100 may be required in which a circuit for measuring the voltage applied to the primary coil 611 and the current flowing therein for each cylinder 522 is prepared.

Der Gasmotor 500 kann unter Verwendung der Schaltung aktiviert werden, welche die Spannung und den Strom messen kann (S200).The gas engine 500 can be activated using the circuit that can measure the voltage and current (S200).

Wenn der Gasmotor 500 aktiviert wird, können die an die Primärspule 611 angelegte Zündspulenspannung und der darin fließende Strom in Echtzeit durch die Steuerung 610 bei S300 gemessen werden. Dies kann in Echtzeit erfolgen, um zu bestimmen, ob die Soll-Zündenergiemenge jedes Mal erreicht wird, wenn eine Zündung (Entladung) von einer einzelnen Zündkerze 523 auftritt. Dann kann die Ist-Ausgangsenergiemenge basierend auf der gemessenen Information berechnet werden und kann in einer nächsten Zündung bedacht werden.When the gas engine 500 is activated, the ignition coil voltage applied to the primary coil 611 and the current flowing therein can be measured in real time by the controller 610 at S300. This can be done in real time to determine whether the target ignition energy amount is being met each time ignition (discharge) from a single spark plug 523 occurs. Then, the actual output energy amount can be calculated based on the measured information and can be considered in a next ignition.

Anschließend kann ein Prozess S400 zum Durchführen einer optimalen Steuerung des Gasmotors 500 basierend auf der gemessenen Information durchgeführt werden.Subsequently, a process S400 for performing optimal control of the gas engine 500 based on the measured information may be performed.

Wie oben beschrieben, ist der Prozess S400 zum Durchführen einer Steuerung des Gasmotors 500 basierend auf der gemessenen Information gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Verwendung eines Flussdiagramms in 8 detailliert dargestellt.As described above, the process S400 for performing control of the gas engine 500 based on the measured information according to an embodiment of the present disclosure using a flowchart is shown in FIG 8th shown in detail.

In einem Beispiel können der Kühlmodus oder der Heizmodus, die Temperatureinstellung und / oder die Intensität des Luftstroms von der Steuerung 610 als vom Benutzer oder über ein automatisches System festgelegt oder ausgewählt bestimmt werden. Das heißt, der Heiz-/Kühl-Betriebszustand (Heiz- / Kühlzyklus) kann in S410 festgelegt werden.In one example, the cooling mode or heating mode, temperature setting, and/or airflow intensity may be determined by the controller 610 as being set or selected by the user or via an automated system. That is, the heating/cooling operation state (heating/cooling cycle) can be set in S410.

Die Steuerung 610 kann die obigen Einstellbedingungen von außen empfangen. Somit können die Betriebszustände zumindest einer der Einstellung des Kühl- und Heizmodus, der Temperatureinstellung und der Intensitätseinstellung des Luftstroms umfassen.The controller 610 can receive the above setting conditions from outside. Thus, the operating states may include at least one of cooling and heating mode setting, temperature setting, and airflow intensity setting.

Insbesondere kann die Steuerung 610 in Schritt S411 eine Heiz- / Kühlzyklusbedingung festlegen.Specifically, in step S411, the controller 610 may set a heating/cooling cycle condition.

Wenn der Kühl- / Heiz-Betriebszustand eingestellt wurde, bestimmt die Steuerung 610 die erforderliche Kältemittelladung gemäß dem festgelegten Zustand. Das heißt, die Steuerung 610 kann die Ladung basierend auf dem Kühl- / Heiz- und dem Zykluszustand bestimmen. Diese Bestimmung kann in Echtzeit erfolgen. Alternativ kann die Ladung basierend auf dem Kühl- / Heiz- und Zykluszustand aus der in der Steuerung 610 gespeicherten Tabelle bestimmt werden.Once the cool/heat mode has been set, the controller 610 determines the required refrigerant charge according to the set condition. That is, the controller 610 can determine the load based on the cooling/heating and the cycling state. This determination can be made in real time. Alternatively, the load can be determined from the table stored in the controller 610 based on the cooling/heating and cycle state.

Die Steuerung 610 legt dann die Soll-Zündenergiemenge gemäß der erforderlichen Kältemittelladung fest (S413). Diese Soll-Zündenergiemenge kann durch die Steuerung 610 festgelegt werden. Alternativ kann die Soll-Zündenergiemenge basierend auf der Kältemittelladung unter Verwendung der vorgespeicherten Tabelle bestimmt werden.The controller 610 then sets the target ignition energy amount according to the required refrigerant charge (S413). This target amount of ignition energy may be set by the controller 610 . Alternatively, the desired ignition energy amount may be determined based on the refrigerant charge using the pre-stored table.

Wenn die Soll-Zündenergiemenge wie oben beschrieben festgelegt wird, kann die Steuerung 610 die Zündkerze 523 in der Brennkammer steuern, um bei S420 eine einmalige Zündung (Entladung) zu erzeugen.When the target ignition energy amount is set as described above, the controller 610 may control the spark plug 523 in the combustion chamber to generate ignition (discharge) once at S420.

In diesem Fall kann die Ist-Ausgangsenergiemenge berechnet werden, indem die Größe des zugeführten Stroms gemessen wird, der sich gemäß der an die Primärspule 611 angelegten Spannung und der Verweilzeit während einer einmaligen Zündentladung ändert. Diese Berechnung kann von der Steuerung 610 durchgeführt werden.In this case, the actual amount of output energy can be calculated by measuring the magnitude of the supplied current that changes according to the voltage applied to the primary coil 611 and the dwell time during one-time ignition discharge. The controller 610 can perform this calculation.

Wenn die Ist-Ausgangsenergiemenge berechnet wurde, kann die Steuerung 610 bestimmen, ob die Soll-Zündenergiemenge und die Ausgangsenergiemenge gleich sind, und den Zündzustand basierend auf der Bestimmung variieren.Once the actual amount of energy output has been calculated, the controller 610 may determine whether the desired amount of ignition energy and the amount of energy output are equal and vary the ignition state based on the determination.

Insbesondere wenn die Ist-Ausgangsenergiemenge berechnet wurde, kann die Steuerung 610 die Soll-Zündenergiemenge und die Ausgangsenergiemenge vergleichen und in Schritt S431 bestimmen, ob sie zueinander gleich sind.Specifically, when the actual output energy amount has been calculated, the controller 610 may compare the target ignition energy amount and the output energy amount and determine whether they are equal to each other in step S431.

In diesem Zusammenhang kann die Steuerung 610 die zur Zündung erforderliche Energiemenge korrigieren, wenn sich die Soll-Zündenergiemenge und die Ausgangsenergiemenge voneinander unterscheiden. In einem Beispiel kann die Steuerung 610 die Verweilzeit in Schritt S432 korrigieren.In this regard, the controller 610 may correct the amount of energy required for ignition when the target amount of ignition energy and the amount of output energy differ from each other. In one example, the controller 610 may correct the dwell time in step S432.

Wenn zum Beispiel die Ausgangsenergiemenge kleiner als die Soll-Zündenergiemenge ist, kann die Steuerung die Verweilzeit vor der Zündung in einer nächsten Zündzeit erhöhen. Wenn die Verweilzeit erhöht worden ist, wird die Größe des der Primärspule 611 vor der Zündung (Entladung) zugeführten Stroms erhöht, und die Zeit, für welche die Zündung (Entladung) andauert, kann weiter erhöht werden. Daher wird die Ausgangsenergiemenge bei der nächsten Zündung (Entladung) groß.For example, when the output energy amount is less than the target ignition energy amount, the controller may increase the dwell time before ignition in a next ignition time. When the dwell time has been increased, the magnitude of the current supplied to the primary coil 611 before ignition (discharge) is increased, and the time for which ignition (discharge) lasts can be further increased. Therefore, the amount of output energy in the next ignition (discharge) becomes large.

Wenn im Gegensatz dazu die Ausgangsenergiemenge größer als die Zündenergiemenge ist, kann die Verweilzeit bei der nächsten Zündung verringert werden. Wenn die Verweilzeit verringert wurde, wird die Größe des der Primärspule 611 vor der Zündung (Entladung) zugeführten Stroms verringert, und die Zeit, für welche die Zündung (Entladung) aufrechterhalten wird, kann weiter verringert werden. Daher kann die Ausgangsenergiemenge bei der nächsten Zündung (Entladung) verringert werden.In contrast, when the output energy amount is larger than the ignition energy amount, the residence time in the next ignition can be reduced. When the dwell time has been reduced, the magnitude of the current supplied to the primary coil 611 before ignition (discharge) is reduced, and the time for which ignition (discharge) is maintained can be further reduced. Therefore, the amount of output energy in the next ignition (discharge) can be reduced.

In einem Beispiel kann, obwohl es in 8 nicht gezeigt ist, ein Prozess zum Korrigieren der zum Zünden erforderlichen Energiemenge eingestellt werden, indem die Größe der an die Primärspule 611 angelegten Spannung variiert wird.In one example, although in 8th not shown, a process for correcting the amount of energy required for ignition can be adjusted by varying the magnitude of the voltage applied to the primary coil 611.

Wenn die Spannungsgröße verringert wird, während die Verweilzeit festgelegt wird, kann die Größe des der Primärspule 611 zugeführten Stroms abnehmen, bevor die Zündung (Entladung) auftritt. Dementsprechend kann die Zeit, für welche die Zündentladung aufrechterhalten wird, weiter verringert werden.If the voltage magnitude is decreased while the dwell time is being set, the magnitude of the current supplied to the primary coil 611 may decrease before ignition (discharge) occurs. Accordingly, the time for which ignition discharge is maintained can be further reduced.

Wenn somit die Ausgangsenergiemenge größer als die Soll-Zündenergiemenge ist, kann die Größe der an die Primärspule 611 angelegten Spannung bei der nächsten Zündung verringert werden. Wenn die Ausgangsenergiemenge kleiner als die Soll-Zündenergiemenge ist, kann die Größe der an die Primärspule 611 angelegten Spannung bei der nächsten Zündung erhöht werden.Thus, when the output energy amount is larger than the target ignition energy amount, the magnitude of the voltage applied to the primary coil 611 in the next ignition can be reduced. When the output energy amount is smaller than the target ignition energy amount, the magnitude of the voltage applied to the primary coil 611 in the next ignition can be increased.

Da ein letztes Kriterium die Ausgangsenergiemenge ist, können die Verweilzeit und / oder die Größe der Spannung in Abhängigkeit von der Situation geändert werden, um die Ausgangsenergiemenge zu ändern.Since a final criterion is the amount of energy output, the dwell time and/or the magnitude of the voltage can be changed depending on the situation to change the amount of energy output.

Wenn in einem Beispiel die Ausgangsenergiemenge und die Soll-Zündenergiemenge gleich sind, kann die Steuerung bestimmen, ob die Kühl- / Heizbedingung, Temperatureinstellung und Luftflussintensitätseinstellung vom Benutzer oder dem System geändert wurden. Das heißt, die Steuerung kann bestimmen, ob ein neuer Betriebszustand festgelegt ist (S440).In one example, if the output energy amount and the target ignition energy amount are equal, the controller can determine whether the cooling/heating condition, temperature setting, and air flow intensity setting has been changed by the user or the system. That is, the controller can determine whether a new operating state is set (S440).

In diesem Zusammenhang variiert die erforderliche Kältemittelladung, wenn die Einstellung geändert wird oder wenn der neue Betriebszustand festgelegt wird. Wenn die Kältemittelladung geändert wird, kann somit die Soll-Zündenergiemenge geändert werden. Wenn sich die Einstellungen geringfügig ändern, muss die Steuerung möglicherweise die obigen Schritte ausführen.In this regard, the required refrigerant charge varies when the setting is changed or when the new operating condition is established. Thus, when the refrigerant charge is changed, the target ignition energy amount can be changed. If the settings change slightly, the controller may need to follow the steps above.

In diesem Zusammenhang kann, wenn die Einstellung geändert wird oder wenn der neue Betriebszustand festgelegt wird, der Kältemittelladungsbestimmungsschritt S412 basierend auf der geänderten Einstellbedingung erneut ausgeführt werden. Wenn die erforderliche Soll-Zündenergiemenge dann basierend auf der geänderten erforderlichen Kältemittelladung zurückgesetzt wird, kann eine neue Zündung (Entladung) von der Zündkerze 523 auftreten.In this regard, when the setting is changed or when the new operating condition is set, the refrigerant charge determination step S412 may be re-executed based on the changed setting condition. If the required target ignition energy amount is then reset based on the changed required refrigerant charge, a new ignition (discharge) from the spark plug 523 may occur.

In einem Beispiel kann, wenn es keine neue Einstellungsänderung gibt, die Steuerung bestimmen, ob der Motor noch läuft oder nicht (S450).In one example, if there is no new setting change, the controller may determine whether or not the engine is still running (S450).

In diesem Zusammenhang führt, wenn der Motor nicht weiterläuft, die Zündkerze die Zündung nicht aus, da die Zündung (Entladung) nicht erforderlich ist (S460).In this regard, when the engine stops running, since ignition (discharge) is not required, the spark plug does not perform ignition (S460).

Im Gegensatz dazu kann, wenn der Motor weiterläuft, das Verfahren zu Schritt S420 zurückkehren, in dem eine neue Zündung (Entladung) von der Zündkerze 523 auftreten kann. Sofern nicht die neue Einstellungsänderung auftritt oder der Motor weiterläuft, kann die Steuerung kontinuierlich bestimmen, ob die Ausgangsenergiemenge und die Soll-Zündenergiemenge bei jedem Auftreten der Zündung (Entladung) gleich sind. Wenn bestimmt wird, dass die Ausgangsenergiemenge und die Soll-Zündenergiemenge gleich sind, kann die Verweilzeit korrigiert werden oder kann die Größe der angelegten Spannung korrigiert werden.In contrast, if the engine continues to run, the process may return to step S420, where re-ignition (discharge) from the spark plug 523 may occur. Unless the new setting change occurs or the engine continues to run, the controller may continually determine whether the output energy amount and the desired ignition energy amount are equal each time ignition (discharge) occurs. When it is determined that the output energy amount and the target ignition energy amount are equal, the dwell time can be corrected or the magnitude of the applied voltage can be corrected.

Wie oben beschrieben, kann, da die Steuerung 610 die Ausgangsenergiemenge bei jedem Auftreten einer Zündung von der Zündkerze 523 bestimmen und korrigieren kann, die Energieeffizienz im Vergleich zu der herkömmlichen stark verbessert werden. Da die Steuerung die Rückmeldung auf der Grundlage der Energiemenge empfängt, kann die Steuerung die Zündung (Entladung) im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren genauer steuern.As described above, since the controller 610 can determine and correct the output energy amount every occurrence of ignition from the spark plug 523, the energy efficiency can be greatly improved compared to the conventional one. Since the controller receives the feedback based on the amount of energy, the controller can more accurately control the ignition (discharge) compared to the conventional method.

Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, wie sie hier und in den Zeichnungen offenbart sind, veranschaulichen lediglich spezifische Beispiele zum Zwecke des Verständnisses. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung soll nicht auf die Ausführungsformen beschränkt sein. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass andere Änderungen, die auf dem technischen Gedanken der vorliegenden Offenbarung beruhen, zusätzlich zu den hierin offenbarten Ausführungsformen möglich sind.The embodiments of the present disclosure, as disclosed herein and in the drawings, merely illustrate specific examples for purposes of understanding. The scope of the present disclosure should not be limited to the embodiments. It is obvious to those skilled in the art that other changes based on the technical idea of the present disclosure are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial Applicability

Gemäß der vorliegenden Offenbarung hat die Motorsteuerung die Wirkung, die Verweilzeit gemäß der Menge der von der Zündkerze abgegebenen Zündenergie zu variieren und eine präzise Steuerung zu erreichen.According to the present disclosure, the engine controller has the effect of varying the dwell time according to the amount of ignition energy output from the spark plug and achieving precise control.

Claims (13)

Verfahren zum Steuern einer Gaswärmepumpe mit einem Kompressor zum Komprimieren von Kältemittel und einem Gasmotor zum Antreiben des Kompressors, wobei der Gasmotor umfasst: eine Motorverbrennungseinheit mit einer Mehrzahl von Brennkammern und einer Zündkerze, die an jeder der Motorbrennkammern angeordnet ist, zum Verbrennen eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Kältemittelladung basierend auf einem Kühl- oder Heizmodus oder einer Temperatureinstellung (S412); Bestimmen einer Ausgangsmenge des Gasmotors basierend auf der bestimmten Kältemittelbeladung (S412); Festlegen einer Soll-Zündenergiemenge (S413), die von der Zündkerze benötigt wird, basierend auf der Ausgangsmenge; Zünden der Zündkerze in jeder Brennkammer (S420); Messen einer Größe eines Stroms, der sich basierend auf einer an die Zündkerze angelegten Spannung und basierend auf einer Verweilzeit der Zündkerze ändert, in Echtzeit für jede Zündzeit; Vergleichen einer von der Zündung erzeugten Ist-Ausgangsenergiemenge mit der festgelegten Soll-Zündenergiemenge (S431); und Ändern einer Energiemenge, die zum Zünden des Kraftstoffs erforderlich ist, wenn die Ausgangsenergiemenge und die Soll-Zündenergiemenge nicht gleich sind (S432); und Bestimmen, ob sich der Betriebszustand geändert hat, wenn die Ausgangsenergiemenge gleich der Soll-Zündenergiemenge ist (S440), wobei, wenn der Betriebszustand sich geändert hat, das Festlegen der Soll-Zündenergiemenge ein Festlegen einer neuen Kältemittelladung und einer neuen Soll-Zündenergiemenge umfasst (S412, S413).A method for controlling a gas heat pump having a compressor for compressing refrigerant and a gas engine for driving the compressor, the gas engine comprising: an engine combustion unit having a plurality of combustion chambers and a spark plug arranged at each of the engine combustion chambers for combusting a mixture of air and fuel, the method comprising: determining a refrigerant load based on a cooling or heating mode or a temperature setting (S412); determining an output amount of the gas engine based on the determined refrigerant load (S412); setting a target ignition energy amount (S413) required by the spark plug based on the output amount; igniting the spark plug in each combustion chamber (S420); measuring a magnitude of a current that changes based on a voltage applied to the spark plug and based on a dwell time of the spark plug in real time for each ignition timing; comparing an actual amount of output energy generated by the ignition with the set target amount of ignition energy (S431); and changing an amount of energy required to ignite the fuel when the output energy amount and the target ignition energy amount are not equal (S432); and determining whether the operating state has changed when the output energy amount is equal to the target ignition energy amount (S440), wherein if the operating state has changed, setting the target ignition energy amount comprises setting a new refrigerant charge and a new target ignition energy amount (S412, S413). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ändern der zum Zünden des Kraftstoffs erforderlichen Energiemenge ein Ändern einer Verweilzeit umfasst (S432).procedure after claim 1 , wherein changing the amount of energy required to ignite the fuel includes changing a dwell time (S432). Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn die Ausgangsenergiemenge größer als die Soll-Zündenergiemenge ist, die Verweilzeit abnimmt.procedure after claim 2 , where when the output energy amount is greater than the target ignition energy amount, the dwell time decreases. Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn die Ausgangsenergiemenge kleiner als die Soll-Zündenergiemenge ist, die Verweilzeit zunimmt.procedure after claim 2 , where when the output energy amount is less than the target ignition energy amount, the dwell time increases. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ändern der zum Zünden des Kraftstoffs erforderlichen Energiemenge ein Einstellen einer an die Zündkerze angelegten Spannung umfasst (S432).procedure after claim 1 , wherein changing the amount of energy required to ignite the fuel includes adjusting a voltage applied to the spark plug (S432). Verfahren nach Anspruch 5, wobei, wenn die Ausgangsenergiemenge größer als die Soll-Zündenergiemenge ist, eine Größe der Spannung abnimmt.procedure after claim 5 , wherein when the output energy amount is larger than the target ignition energy amount, a magnitude of the voltage decreases. Verfahren nach Anspruch 5, wobei, wenn die Ausgangsenergiemenge kleiner als die Soll-Zündenergiemenge ist, eine Größe der Spannung zunimmt.procedure after claim 5 , wherein when the output energy amount is smaller than the target ignition energy amount, a magnitude of the voltage increases. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, wenn sich der Betriebszustand nicht geändert hat, Bestimmen, ob der Gasmotor aktuell läuft (S450).procedure after claim 1 , further comprising, if the operating condition has not changed, determining whether the gas engine is currently running (S450). Verfahren nach Anspruch 9, wobei, wenn der Gasmotor aktuell anhält, die Zündung endet (S460).procedure after claim 9 , when the gas engine is currently stopped, the ignition ends (S460). Verfahren nach Anspruch 1, wobei sowohl die Ausgangsenergiemenge als auch die Soll-Zündenergiemenge durch Integrieren eines Produkts einer an die Zündkerze angelegten Spannung und eines Stroms über die Zündzeitdauer berechnet werden.procedure after claim 1 , wherein both the output energy amount and the target ignition energy amount are calculated by integrating a product of a voltage applied to the spark plug and a current over the ignition period. Gaswärmepumpe umfassend: einen Kompressor zum Komprimieren von Kältemittel; einen Gasmotor (500) zum Antreiben des Kompressors, wobei der Gasmotor (500) eine Motorverbrennungseinheit (520) mit einer Mehrzahl von Brennkammern umfasst; eine Zündkerze (523), die an jeder der Motorbrennkammern angeordnet ist, wobei die Zündkerze (523) eine Stoßspannung anlegt; und eine Steuerung (600, 610) zum Steuern einer an die Zündkerze (523) angelegten Spannung und eines an die Zündkerze (523) angelegten Stroms und einer Entladungszeit der Zündkerze (523), wobei die Steuerung (600, 610) eingerichtet ist zum: Bestimmen einer Kältemittelladung basierend auf einem Kühl- oder Heizmodus oder einer Temperatureinstellung; Festlegen einer Soll-Zündenergiemenge, die von der Zündkerze benötigt wird, basierend auf der Ausgangsmenge; Messen einer Größe eines Stroms, der sich basierend auf einer an die Zündkerze (523) angelegten Spannung und basierend auf einer Verweilzeit der Zündkerze (523) ändert, in Echtzeit für jede Zündzeit; Vergleichen einer von einer Entladung der Zündkerze (523) erzeugten Ist-Ausgangsenergiemenge mit der Soll-Zündenergiemenge; und Ändern einer Energiemenge, die zum Zünden des Kraftstoffs erforderlich ist, wenn die Ausgangsenergiemenge und die Soll-Zündenergiemenge nicht gleich sind; und Bestimmen, ob sich der Betriebszustand geändert hat, wenn die Ausgangsenergiemenge gleich der Soll-Zündenergiemenge ist, wobei, wenn der Betriebszustand sich geändert hat, das Festlegen der Soll-Zündenergiemenge ein Festlegen einer neuen Kältemittelladung und einer neuen Soll-Zündenergiemenge umfasst.Gas heat pump comprising: a compressor for compressing refrigerant; a gas engine (500) for driving the compressor, the gas engine (500) including an engine combustion unit (520) having a plurality of combustion chambers; a spark plug (523) disposed at each of the engine combustion chambers, the spark plug (523) applying a surge voltage; and a controller (600, 610) for controlling a voltage and current applied to the spark plug (523) and a discharge time of the spark plug (523), wherein the controller (600, 610) is configured to: determining a refrigerant charge based on a cooling or heating mode or a temperature setting; setting a target amount of ignition energy required by the spark plug based on the output amount; measuring a magnitude of a current that changes based on a voltage applied to the spark plug (523) and based on a dwell time of the spark plug (523) in real time for each ignition timing; comparing an actual output energy amount generated by discharge of the spark plug (523) with the target ignition energy amount; and changing an amount of energy required to ignite the fuel when the output energy amount and the target ignition energy amount are not equal; and determining whether the operating state has changed when the output energy amount is equal to the target ignition energy amount, wherein if the operating condition has changed, setting the desired amount of ignition energy comprises setting a new refrigerant charge and a new desired amount of ignition energy. Gaswärmepumpe nach Anspruch 11, wobei die Steuerung (600, 610) zum Ändern einer Verweilzeit eingerichtet ist, wenn die Ausgangsenergiemenge und die Soll-Zündenergiemenge nicht gleich sind.gas heat pump claim 11 , wherein the controller (600, 610) is arranged to change a dwell time when the output energy amount and the target ignition energy amount are not equal. Gaswärmepumpe nach Anspruch 11, wobei die Steuerung (600, 610) zum Ändern einer Größe einer an die Zündkerze (523) angelegten Spannung eingerichtet ist, wenn die Ausgangsenergiemenge und die Soll-Zündenergiemenge nicht gleich sind.gas heat pump claim 11 , wherein the controller (600, 610) is arranged to change a magnitude of a voltage applied to the spark plug (523) when the output energy amount and the target ignition energy amount are not equal.
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